2.1 简谐运动（同课异构课件）-2021-2022学年高二物理【步步高】学习笔记（人教版2019选择性必修第一册）津鲁琼浙云晋皖黑吉桂

1 简谐运动 第二章 机械振动 从运动学的角度定义简谐运动 1.学生对各种类别运动的认识 ●先认识运动学特点 ●再了解动力学条件 2.新教材关于简谐运动定义的教学线索 定性描述振动 介绍弹簧振子 实验作出弹簧振子的位移－时间图像 分析弹簧振子的位移－时间图像是正弦曲线 定义简谐运动 科学漫步：匀速圆周运动质点投影的运动是简谐运动 加速度大小方向都不变的匀变速直线运动。 （自由落体运动） 思考1：我们以前学过哪些运动形式？ 加速度大小方向都不变的匀变速曲线运动。 （平抛运动） 加速度大小不变方向改变的变加速曲线运动。 （匀速圆周运动） 思考2：如果加速度大小和方向都改变，那么物体会做什么运动呢？ 物体在平衡位置附近所做的往复运动叫做机械振动，简称振动。 一、机械振动 （1）围绕着“中心”位置 （2） “往复”运动 这些运动的共同特点是什么？ 小球和弹簧所组成的系统称作弹簧振子，有时也把这样的小球称做弹簧振子或简称振子。 2．理性化模型： （1）不计阻力 （2）弹簧的质量与小球相比可以忽略。 1．概念： 二、弹簧振子——理想化模型 O 研究振动要从最简单、最基本的振动着手，这种振动叫做简谐运动。 二、弹簧振子——理想化模型 思考：振子的运动是怎样一种运动呢？ 振子的位移x都是相对于平衡位置的位移，以平衡位置为坐标原点O，沿振动方向建立坐标轴。规定在O点右边时位移为正，在左边时位移为负。 三、弹簧振子的位移—时间图像 O 研究弹簧振子的运动 （1）频闪照相 图像绘制方法 三、弹簧振子的位移—时间图像 思考：如何理解这就是振子的位移时间图像? 也可以用数码照相机拍摄竖直方向弹簧振子的运动录像，得到分帧照片，依次排列得到图像。 做一做 （2）用运动传感器测量垂直悬挂弹簧振子的运动 三、弹簧振子的位移—时间图像 三、弹簧振子的位移—时间图像 也可用位移传感器和计算机描绘 在弹簧振子的小球上安装一枝绘图笔，让一条纸带在与小球振动方向垂直的方向上匀速运动，笔在纸带上画出的就是小球的振动图像。 (3)描图记录法 二、弹簧振子的位移—时间图像 体验： 一同学匀速拉动一张白纸，另一同学沿与纸运动方向相垂直方向用笔往复画线段，观察得到的图像 三、弹簧振子的位移—时间图像 这种记录振动的方法在实际中有很多应用。医院里的心电图及地震仪中绘制的地震曲线等，都是用类似的方法记录振动情况的。 绘制地震曲线的装置 心电图 拓展 旋 转 矢 量 动画演示：简谐与圆周运动等效 用旋转矢量图画简谐运动的 图 三、弹簧振子的位移—时间图像 1．定义：如果质点的位移与时间的关系遵从正弦函数的规律，即它的振动图像（x—t图像）是一条正弦曲线，这样的振动叫做简谐运动。简谐运动是最简单、最基本的运动。例如：弹簧振子的运动就是简谐运动。 四、简谐运动及其图像 2．简谐运动的图像 t x o 关于简谐运动下列说法正确的是（ ） A．简谐运动一定是水平方向的运动 B．所有的振动都可以看成简谐运动 课 堂 练 习 C．物体做简谐运动时的运动轨迹一定是正弦曲线 D．只要振动图像是正弦曲线,物体一定做简谐运动 D 某一弹簧振子的振动图像如图所示，则由图像判断下列说法正确的是（ ） A．振子偏离平衡位置的最大距离为10cm B．1s到2s的时间内振子向平衡位置运动 C．2s时和3s时振子的位移相等，运动方向也相同 D．振子在2s内完成一次往复性运动 10 5 0 -5 -10 t/s x/cm 1 2 3 4 5 6 AB 课 堂 练 习 20 -20 t/s x/cm 0 1 2 3 4 5 6 7 D 课 堂 练 习 某弹簧振子的振动图像如图所示，根据图像判断。下列说法正确的是（ ） A．第1s内振子相对于平衡位置的位移与速度方向相反 B．第2s末振子相对于平衡位置的位移为-20cm C．第2s末和第3s末振子相对于平衡位置的位移均相同，但瞬时速度方向相反 D．第1s内和第2s内振子相对于平衡位置的位移方向相同，瞬时速度方向相反。 t/s O 3 -3 8 16 x/m 1．质点离开平衡位置的最大位移？ 2．1s末、4s末、10s末质点位置在哪里？ 3．1s末、6s末质点朝哪个方向运动？ 课 堂 练 习 4．质点在6s末、14s末的位移是多少？ 5．质点在4s、16s内通过的路程分别是多少？ 小 结 1．机械振动：物体在平衡位置（中心位置）两侧附近所做往复运动。通常简称为振动。 平衡位置：振子原来静止时的位置 2．弹簧振子理性化模型：不计阻力、弹簧的